機(jī)電設(shè)備智能診斷技術(shù)研究與應(yīng)用

張漢欽

伊犁州特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)所 新疆伊犁 835000

對(duì)機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行智能診斷是開展設(shè)備管理的重要內(nèi)容，設(shè)備巡檢技術(shù)、諧波診斷分析技術(shù)可以結(jié)合機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中不同部件故障的特點(diǎn)，對(duì)驅(qū)動(dòng)電流擾動(dòng)而導(dǎo)致的電磁場(chǎng)變化進(jìn)行識(shí)別與判斷。應(yīng)用機(jī)電設(shè)備智能診斷系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，對(duì)異常狀態(tài)發(fā)出報(bào)警信息，避免人工維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)對(duì)機(jī)電設(shè)備性能的影響。

1 智能診斷技術(shù)研究?jī)?nèi)容

結(jié)合機(jī)電設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，建立起全生命周期管理系統(tǒng)，對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行規(guī)范化管理，使設(shè)備的檢測(cè)與維護(hù)工作變得標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)備管理系統(tǒng)需要把機(jī)電設(shè)備個(gè)體生命周期作為管理依據(jù)，從機(jī)電設(shè)備需求計(jì)劃的制定、招標(biāo)采購(gòu)、設(shè)備檢測(cè)、入庫(kù)管理、出庫(kù)使用等流程，與后續(xù)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、報(bào)廢處置等結(jié)合起來(lái)，使設(shè)備資產(chǎn)可以得到合理的銜接。把設(shè)備流動(dòng)作為管理導(dǎo)向，對(duì)使用環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，獲取到機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的基礎(chǔ)信息，將采集到的故障信息建立起數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行歸檔管理，定期制定設(shè)備檢修測(cè)維護(hù)計(jì)劃。例如應(yīng)用諧波診斷裝置對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與診斷，再應(yīng)用設(shè)備巡點(diǎn)檢測(cè)儀對(duì)中小型設(shè)備和旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行檢測(cè)，形成全面的機(jī)電設(shè)備健康管理檔案。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)積累寶貴的運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以根據(jù)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行趨勢(shì)進(jìn)行管理，從而為設(shè)備維修保養(yǎng)提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)參考。更好地預(yù)測(cè)機(jī)電設(shè)備可能存在的故障，對(duì)設(shè)備故障的發(fā)展趨勢(shì)和影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以更深層次地挖掘故障原因和分析設(shè)備受損程度，可以為應(yīng)急管理和定期維修提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)[1]。

2 智能診斷關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)電設(shè)備應(yīng)用的類型比較多，常見有的三相異步電動(dòng)機(jī)、變頻器、發(fā)電機(jī)等，設(shè)備運(yùn)行在不同的工況下會(huì)形成不同的高次諧波，高次諧波與機(jī)電設(shè)備運(yùn)行情況有著直接的聯(lián)系。采用諧波分析技術(shù)可以為設(shè)備檢測(cè)與管理提供技術(shù)支持，故障診斷關(guān)鍵是應(yīng)用機(jī)電設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的高次諧波與波形來(lái)確定故障部位。根據(jù)煤礦機(jī)電設(shè)備故障特點(diǎn)研發(fā)的諧波診斷技術(shù)，可以建立設(shè)備智能診斷系統(tǒng)，關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾方面：①精度較高的諧波信號(hào)監(jiān)測(cè)與分析；②人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)機(jī)電設(shè)備異常狀態(tài)進(jìn)行智能診斷；③全生命周期的設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)警，對(duì)故障演變趨勢(shì)進(jìn)行分析。應(yīng)用上述關(guān)鍵技術(shù)可以對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的諧波信號(hào)進(jìn)行采集、分析和診斷，比傳統(tǒng)的紅外檢測(cè)、振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)有著更廣泛的使用范圍，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)、逆變器等設(shè)備的內(nèi)部元件性能進(jìn)行檢測(cè)與故障識(shí)別。

3 研究方法與技術(shù)路線

3.1 智能診斷技術(shù)研究方法

結(jié)合國(guó)內(nèi)外機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)與維修經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合RFID技術(shù)與振動(dòng)診斷技術(shù)研發(fā)機(jī)電設(shè)備巡檢儀，分析設(shè)備內(nèi)部元件故障和老化特性，根據(jù)驅(qū)動(dòng)電流擾動(dòng)導(dǎo)致的電磁場(chǎng)改變來(lái)對(duì)諧波診斷儀進(jìn)行設(shè)計(jì)。巡檢儀可以對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡、軸承疲勞等進(jìn)行檢測(cè)與分析，多應(yīng)用于供水泵、風(fēng)機(jī)和皮帶輸送機(jī)等，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行故障，并對(duì)故障的演變趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，判斷故障后果的嚴(yán)重程度，是一種預(yù)防性的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)方案，對(duì)機(jī)電設(shè)備事故的預(yù)防起到了很好的作用。諧波診斷儀可以對(duì)機(jī)電設(shè)備驅(qū)動(dòng)電氣回路進(jìn)行診斷，可以大功率電池組、三相電機(jī)、工業(yè)電容、變頻器等設(shè)備進(jìn)行檢則，采用諧波傳感器對(duì)機(jī)電設(shè)備電源母線運(yùn)行信號(hào)進(jìn)行采集，諧波診斷裝置會(huì)對(duì)諧波信號(hào)進(jìn)行采集與存儲(chǔ)，并對(duì)諧波進(jìn)行分析，通過(guò)輸出設(shè)備形成診斷報(bào)告，并對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和后續(xù)的維護(hù)保養(yǎng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。機(jī)電設(shè)備巡檢儀、諧波診斷儀可以與全生命周期設(shè)備管理軟件配合使用，為機(jī)電設(shè)備的日常維護(hù)與保護(hù)進(jìn)行信息化管理，還可以在故障發(fā)生前進(jìn)行初步診斷，有效提高煤礦機(jī)電設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)效率，是一種有效的設(shè)備管理手段[2]。

3.2 技術(shù)路線

對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與識(shí)別是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)，通過(guò)分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化情況來(lái)對(duì)潛在的故障進(jìn)行診斷。對(duì)當(dāng)前的機(jī)電設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行采集，并結(jié)合以往的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，確定設(shè)備運(yùn)行的具體特征，分析并診斷設(shè)備內(nèi)部件是否存在異常，將來(lái)會(huì)發(fā)生哪些潛在的故障，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)做出科學(xué)的預(yù)測(cè)，并結(jié)合以往的維修經(jīng)驗(yàn)生成解決對(duì)策，技術(shù)主要側(cè)重于運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障識(shí)別與診斷、運(yùn)行預(yù)測(cè)。

3.3 檢測(cè)管理信息系統(tǒng)

利用軟件平臺(tái)將機(jī)電設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)規(guī)范化，將采集的設(shè)備運(yùn)行信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并結(jié)合當(dāng)前數(shù)據(jù)資源情況，將數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)共享。推廣應(yīng)用本安型巡檢儀、諧波診斷儀，對(duì)機(jī)電設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)揮出檢測(cè)儀器的數(shù)據(jù)采集和診斷功能，為維修管理提供科學(xué)的解決方案。在線檢測(cè)通過(guò)溫度、振動(dòng)、電流和諧波等傳感器來(lái)臨測(cè)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)以太網(wǎng)、CAN通信、RS485通信或無(wú)線通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，離線點(diǎn)檢則需要先獲取到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，再將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將獲取設(shè)備運(yùn)行信息進(jìn)行分析，并將積累到的信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3.4 機(jī)電設(shè)備管理流程

根據(jù)機(jī)電設(shè)備的實(shí)際情況，建立起機(jī)電設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)，對(duì)重要機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中管理，并獲取機(jī)電設(shè)備的基本信息、檢測(cè)維修信息、故障診斷信息等，采用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行集中管理。將高壓電纜、提升機(jī)、割煤機(jī)、水泵電機(jī)、抽放泵站、減速機(jī)等作為主要機(jī)電設(shè)備，確定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息的采集頻率和檢測(cè)周期。對(duì)管理系統(tǒng)中生成的設(shè)備檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行分析，并結(jié)合機(jī)電設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證，建立起機(jī)電設(shè)備運(yùn)行檔案，為后續(xù)的維修提供參考，再根據(jù)巡檢儀、諧波診斷儀中獲取的信息來(lái)編寫詳細(xì)的檢測(cè)報(bào)告。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用機(jī)電設(shè)備智能診斷技術(shù)，可以有效提高機(jī)電設(shè)備的管理水平，減少設(shè)備的維護(hù)成本，更好地保證安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)，可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷并進(jìn)行趨勢(shì)管理，減少機(jī)電設(shè)備停電時(shí)間，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的故障與隱患，可以更好地保證機(jī)電設(shè)備工作人員的生命安全，促進(jìn)企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。